中壓開關(guān)柜絕緣技術(shù)探究

張福濤

（哈爾濱電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱 150036）

對(duì)于中壓開關(guān)柜來說，其絕緣性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)開關(guān)柜的正常使用，因此對(duì)于開關(guān)柜來說絕緣性能是其一個(gè)重要的質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)。文章對(duì)中壓開關(guān)柜的絕緣相關(guān)問題進(jìn)行了探討，為提高中壓開關(guān)柜的絕緣性能，防止中壓開關(guān)柜絕緣事故的發(fā)生出一份力。

1 絕緣方式

對(duì)于中壓開關(guān)柜來說，其絕緣方式主要是根據(jù)位置來進(jìn)行區(qū)分的，主要包括以下兩種常見的絕緣方式：

1.1 柜內(nèi)空間的絕緣方式

中壓開關(guān)柜的柜內(nèi)空間絕緣主要是依靠空氣來完成的，也就是說以空氣作為絕緣的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)內(nèi)部空間的絕緣。很多采用這種絕緣方式的開關(guān)柜利用相應(yīng)的設(shè)計(jì)手段對(duì)內(nèi)部的帶電體的形狀進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?，使其?nèi)部分布的電場(chǎng)盡可能的均勻，從而有效地提高了絕緣的性能，增加了設(shè)備的可靠性。當(dāng)前這種類型的開關(guān)柜在國(guó)內(nèi)沒有相應(yīng)的產(chǎn)品，主要依靠使用國(guó)外產(chǎn)品。對(duì)于一些對(duì)絕緣要求十分嚴(yán)格的工作環(huán)境，往往在開關(guān)柜內(nèi)使用具有更好絕緣效果的人造惰性氣體六氟化硫，該氣體具有比空氣更加優(yōu)秀的絕緣效果，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)比較惡劣的工作環(huán)境。同時(shí)由于絕緣效果的增強(qiáng)，使得中壓開關(guān)柜內(nèi)的絕緣距離大大的縮小，因此，這種中壓開關(guān)柜具有更加小巧的體積，有效地減少占地面積。能夠有效地提高開關(guān)柜的穩(wěn)定性和安全性，保證操作人員的安全。但是隨著環(huán)境問題的日益突出，六氟化硫氣體對(duì)于環(huán)境具有較強(qiáng)的危害性。

1.2 內(nèi)部組件的絕緣方式

這種中壓開關(guān)柜主要通過利用傳統(tǒng)的絕緣材料如橡膠和陶瓷等來進(jìn)行內(nèi)部各個(gè)部件的絕緣。真空斷路器是中壓開關(guān)柜中重要的組成部件，往往都是利用玻璃或者是陶瓷材料進(jìn)行絕緣，具有較好的絕緣性和使用壽命，能夠在較長(zhǎng)的使用時(shí)間之內(nèi)確保較高的絕緣性能。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，大量新材料不斷的涌現(xiàn)，在很大程度上促進(jìn)了中壓開關(guān)柜的絕緣性能的提升。

2 復(fù)合絕緣技術(shù)

上面提到的兩種中壓開關(guān)柜的絕緣方式各有其自身的特點(diǎn)和適用的情況，因此在實(shí)際的使用中，應(yīng)該根據(jù)需要選擇合適的產(chǎn)品。為了通視具備多種絕緣方式的優(yōu)點(diǎn)，將多種絕緣方式綜合起來，從而形成復(fù)合絕緣技術(shù)，比較常見的有以下幾種：

2.1 空氣絕緣為主體的復(fù)合絕緣技術(shù)

這種絕緣技術(shù)使用空氣作為主要的絕緣介質(zhì)，同時(shí)為了彌補(bǔ)單一使用空氣作為絕緣介質(zhì)而造成的放電間隙過大的問題，往往在容易放電的線路上使用環(huán)氧樹脂作為絕緣介質(zhì)，這樣可以有效地減少放電距離，從而大大的改善絕緣的性能。

2.2 氣體絕緣為主體的復(fù)合絕緣技術(shù)

這種絕緣方式與上面提到的以空氣為主的復(fù)合絕緣技術(shù)類似，只是將絕緣介質(zhì)由空氣變成了具有更好絕緣效果的六氟化硫氣體，同時(shí)使用固體的絕緣隔板來做放電線路的絕緣，從而使中壓開關(guān)柜的絕緣效果大大的提升，同時(shí)由于放電間隙大幅度減小，使得整個(gè)開關(guān)柜的體積大大減少。

2.3 固體-氣體-真空的復(fù)合絕緣技術(shù)

整個(gè)開關(guān)柜的外殼采用絕緣材料澆注而成，同時(shí)在開關(guān)柜的內(nèi)部使用具有良好絕緣性能的六氟化硫氣體，這樣使得放電間隙得到最大程度的縮小，使整個(gè)開關(guān)柜的體積減小。采用這種技術(shù)的開關(guān)柜在制作的過程當(dāng)中涉及到多個(gè)不同的專業(yè)和學(xué)科，制作難度大，成本相對(duì)較高，因此并沒有得到廣泛的使用。

3 絕緣標(biāo)準(zhǔn)

開關(guān)柜的絕緣要求主要體現(xiàn)在耐受電壓、最小空氣絕緣距離和爬電比距方面。其中耐受電壓可以參見GB/T311.1-1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》中規(guī)定的中壓開關(guān)柜的雷電沖擊耐壓和工頻耐壓水平；對(duì)于空氣絕緣結(jié)構(gòu)的高壓開關(guān)柜可以參見標(biāo)準(zhǔn)DL/T593-1996《高壓開關(guān)設(shè)備的共用訂貨技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定的各相導(dǎo)體相間與對(duì)地空氣凈距；爬電比距是指高壓電器組件外絕緣的爬電距離與額定電壓之比，可以參見標(biāo)準(zhǔn)DL/T593-1996〈高壓開關(guān)設(shè)備的共用訂貨技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定的戶內(nèi)開關(guān)柜的爬電比距。但在實(shí)際中，爬電比距要求為爬電比距值乘以應(yīng)用系數(shù)。

4 絕緣事故分析

結(jié)合中壓開關(guān)柜的絕緣方式和絕緣標(biāo)準(zhǔn)，中壓開關(guān)柜應(yīng)該能夠安全、穩(wěn)定的在電網(wǎng)中投入使用。但在實(shí)際運(yùn)行中，中壓開關(guān)柜仍然出現(xiàn)各種絕緣事故，尤其是在10kV及以上電壓等級(jí)。中壓開關(guān)柜絕緣方面的故障主要表現(xiàn)為外絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，內(nèi)絕緣對(duì)地閃絡(luò)擊穿，相間絕緣閃絡(luò)擊穿，雷電過電壓閃絡(luò)擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡(luò)、污閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡(luò)，TA閃絡(luò)、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。中壓開關(guān)柜絕緣事故原因主要有以下幾個(gè)方面：

4.1 爬距及空氣間隙不夠

爬距及空氣間隙不夠是開關(guān)柜發(fā)生絕緣損壞事故的根本原因，特別是手車柜，為縮短柜體尺寸，生產(chǎn)企業(yè)往往大幅度地減小裝于柜內(nèi)的斷路器、隔離插頭相間距離或?qū)Φ鼐嚯x，未采取有效的保證絕緣強(qiáng)度的措施。

4.2 開關(guān)柜內(nèi)絕緣材質(zhì)的選用不當(dāng)

有的生產(chǎn)企業(yè)采用了易吸潮的酚醛樹脂絕緣材料，運(yùn)行后絕緣性能降低。就容易引發(fā)絕緣事故。絕緣材料應(yīng)具有耐污穢性好、憎水性強(qiáng)和不容易老化等性能。并要經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證。

4.3 制造質(zhì)量差，工藝不良

制造質(zhì)量及裝配質(zhì)量對(duì)開關(guān)柜整體耐壓水平有很大的影響，如緊固螺絲不規(guī)則。擰緊后螺桿長(zhǎng)出螺母過多；有的支持瓷柱緊固底板成“丁”字型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場(chǎng)局部集中；支持瓷柱質(zhì)量差，穩(wěn)定性能差，在短路電流沖擊下發(fā)生斷裂。

4.4 環(huán)境條件的影響

很多開關(guān)柜需要在十分復(fù)雜和惡劣的工作環(huán)境中使用，由于惡劣的環(huán)境常常會(huì)導(dǎo)致絕緣閃絡(luò)，特別是在一些空氣污染嚴(yán)重以及相對(duì)濕度較大的環(huán)境中，由于開關(guān)柜內(nèi)的絕緣層表面就會(huì)受到極大的污染，這些附著在絕緣層上的雜質(zhì)和灰塵在受到潮濕空氣的影響下會(huì)逐漸的吸水，從而造成污閃的出現(xiàn)。

5 提高絕緣水平的措施

在中壓開關(guān)柜生產(chǎn)制造中，往往希望通過增加不多的費(fèi)用，將絕緣水平提高、使得運(yùn)行更安全。應(yīng)特別注意絕緣性能，以減少運(yùn)行中絕緣事故的發(fā)生，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行中的開關(guān)柜的日常維護(hù)力度，具體措施如下：

在中壓開關(guān)柜專用配件方面，廣泛采用具有優(yōu)良阻燃性、憎水性的SMC等材料，更廣泛地采用新型配方的環(huán)氧樹脂絕緣件。在不增大空間前提下，設(shè)計(jì)制造大爬距絕緣件。開關(guān)柜內(nèi)帶電體盡量采用熱縮橡膠給予包扎，對(duì)提高運(yùn)行水平很有利。導(dǎo)電銅排或鋁排加熱縮絕緣套也是很好的方法，這樣既能有效地防止帶電裸露造成人身傷亡危險(xiǎn)，又可防止鹽霧污閃及有害氣體對(duì)導(dǎo)電銅排或鋁排的腐蝕。結(jié)合元件復(fù)合化設(shè)計(jì)及元件集中化裝配，設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的絕緣方案，如目前KYN柜中互感器套管觸頭盒、絕緣子的組合結(jié)構(gòu)所需的絕緣配合。應(yīng)充分注意元件選擇。特別是電壓互感器，要選擇伏安特性較好的產(chǎn)品，即在線電壓下無顯著飽和的電壓互感器。同時(shí)對(duì)于隔板等。應(yīng)選用絕緣性能好、不燃燒或阻燃的絕緣材料。盡量不要只使用一相或兩相電壓互感器接在相線與地之間，以保證三相對(duì)地阻抗的對(duì)稱性，避免中性點(diǎn)位移或產(chǎn)生諧振。嚴(yán)格執(zhí)行安裝技術(shù)規(guī)范，做好維護(hù)監(jiān)控管理工作，防患事故于未然。

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